Конструкция и проектирование ЖРД Гахун Г.Г. (1014171), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Через ЖГГ расходуется около 3 % расхода топлива. Отработанный генераторный газ после турбины поступает в коллектор, расположенный перед сопловым насалком. Через специальные отверстия генераторный газ влувается внутрь сопла вдоль его стенки и образует заградительное охлаждение насадка, не имеющего проточного охлаждения. Это, несомненно, интересная особенность использования отработанного генераторного газа. Из насосов кислород и керосин отдельно по двум параллельным трубопроводам направляются в камеру.
На каждом из них установлены главнью пуско. отсечные клапаны 18: два на трубопроводах окислителя и два на магистралях горючего. Пройдя их, окислитель и горючее поступают в камеру. Охлаждение камеры — наружное и внутреннее. Наружное охлаждение осуществляется горючим (для этого используется 70 % расхода), которое поступает в охлаждающий тракт возле смесительной головки. По наружным трубкам горючее течет в сторону сопла, а по внутренним — возвращается к головке. Остальной расход горючего (30%) поступает сразу на форсунки.
Внутреннее охлаждение осуществляется низкотемпературным пристеночным слоем и завесой, образованными струйными форсунками на головке. Непосредственно на выходе из насосов из одной пары трубопроводов отбирается кислород и керосин для ЖГГ, в который они поступают через блок пуско отсечных клапанов питания ЖГГ 15. Все клапаны имеют гидравлический привод. К каждому клапану подходят две линии гидравлической сети управления: одна линия управляет открытием клапана, а другая — его эакрьпием. Гидравлические линии заполняются горючим — при старте от наземной системы, в полете — от насоса ТНА. Команды на закрытие или открытие главных пуско отсечных клапанов поступают через электромагнитный привод блока управления клапанами 8.
Постоянство тяги обеспечивается управляющим клапаном, который воздействует на давление компонентов, поступающих в ЖГГ. Клапан конструктивно соединен с пуско отсечным блоком 15. В полете тяга двигателя не изменяется. Кроме того, в схеме двигателя имеется клапан 10, который используется во время проверки и обслуживания двигателя.
Надцув бака окислителя осуществляется газообразным кислородом, который получается испарением жидкого кислорода в теплообменннке, установленном в выхлопном коллекторе турбины. Здесь же находится теплообменник подогрева газообразного гелия, используемого для наддува бака с керосином. Запуск двигателя, После предварительного захолаживания и заливки насосов компонентамн топлива 'открываются в определенной последовательности пусковые клапаны. Компоненты под действием гидростатнческого напора и давления наддува поступают в первую очередь в ЖГГ.
Зажигание компонентов в ЖГГ производится пиротехническим способом. 88 Такое же пиротехническое зажигание устроено в сопловом насадке, в котором поджигается отработанный на турбине генераторный газ с кислородом, поступаюшим в камеру раньше горючего. Образовавшийся генераторный газ раскручивает турбину, поднимая давление подачи обоих компонентов топлива. По достижении определенного его значения происходнт открытие главных пусковых клапанов подачи компонентов в камеру. Зажигание в камере — химическое. Дпя этого устроен пусковой блок подачи пускового горючего, самовоспламеняющегося с газообразным кислородом. В качестве пускового горючего здесь используется смесь тризтилбора н триэтилалюминия, которая находится в специальной гильзе, расположенной в пусковом блоке.
При включении главного клапана горючего 18 срабатывает управляюший клапан 17 пускового блока. Под действием давления горючего гильза с пусковой смесью разрушается, и в форсуики сначана поступает зта смесь, которая сразу воспламеняется с кислородом, поступившем в камеру несколько раньше горючего. После поступления на форсунки основного горючего — керосина — последний воспламеняется от пусковых продуктов сгорания, а пусковой блок отключаетсяя. Как видно, запуск двигателя Р-1, выполненного по схеме без дожи.
тания производится по принципу "самопуска". Это одна из важных особенностей этого двигателя. Пвигятель 1-2. Зтот двигатель разработан фирмой "Рокетдайн" в 1960— 1966 гг. дня второй и третьей ступеней РН "Сатурн-5". Он же используется и на второй ступени РН "Сатурн-1 В". Схема ПГС двигателя приведена на рис.
5.5. Общие данные и основные параметры. Пвигательная установка второй ступени РН "Сатурн-5" — многокамерная, блочная. Она состоит иэ пяти двигателей 1-2, установленных на общей раме, и четырех боковых, установленных в подвижных узлах. Отклоняясь каждьй в одной плоскости на угол до а7,5', все двигатели обеспечивают управление движением второй ступени ракеты.
На третьей ступени РН "Сатурн-5" устанавливается один дви, гатель 3-2 на карданном подвесе. Топливо — жидкий кислород и жидкий водород. Соотношение компонентов К,„= 5,5, что соответствует коэффициенту избытка окислителя примерно 0,7. Тяга и удельный импульс в пустоте соответственно составляют Р„= 1,023 МН, Гн = 4168 м/с. Аявление в камере сгорания рн = 5,38 МПа, геометрическая степень расширения сопла са = 27,5, что соответствует давлению на срезе сопла примерно ра = 0,01 МПа.
Масса двигателя 1567 кг, габаритные размеры: высота 3,38 м, диаметр 2,05 м. Продолжительность работы 480 с при двухкратном включении в полете. Зто важная особенность двигателя. Работа нневмогидраеиической схемы двигателя. Компоненты через входные клапаны из баков поступают в насосы двух отдельных ТНА— ТНА подачи водорода и ТНА подачи кислорода. Привод турбин обоих 89 7 5 У 67 71 72 Рис.5.5. Диеимонвдравлическая схема двигателя 1-2: 1 — камера; 2 — перепускной клапан; 3 — теплообменлик', 4 — турбина ТНА окислителя; 5 — регулятор соотношения компонентов; б — насос окислителя; 7,! б — главнме клапаны соответственно окислителя и горючего; 8 — клапан системы зажигания; 9 — пусковой бачок; 10 — бачок газообразного гелия; 11, 12 — клапаны, "13 — ЖГГ; 14 — насос горючего; 15 — турбина ТНА горючего; а — выход газообразного кислорода на наддув бака окислителя; б — вход газообразного гелия от бортовой системы; в — выход газообразного водорода на наддув бака с горючим ТНА осуществляется восстановительным генераторным газом, вырабатьваемым в двухкомпонентномЖГГ путем сжигания в нем части компонентов топлива с соотнопюнием компонентов К,„- 0,94.
Генераторньй газ последовательно проходит сначала через турбину ТНА горючего, а затем через турбину ТНА окислителя. После срабатывания на турбинах генераторный гаэ вводится в коллектор, расположенный на выходной части сопла рядом с коллектором ввода в охлаждающий тракт керосина.
Из коллектора генераторный газ по специальным каналам поступает на поверхность внутренней стенки сопла, создавая заградительное охлаждение этой части сопла. Применение в двигателе двух ТНА с одним обпгим ЖГà — важная особенность данного двигателя, Охлаждение — наружное проточное, осуществляется водородом. После насоса весь расход водорода через главный клапан 16 поступает в коллектор, расположенный на сопле в сечении, с которого начинаются "короткие" трубки, и по ним течет к сузу сопла.
От среза сопла водород возвращается по длинным трубкам к смесительной головке. Внутреннее охлаждение осуществляется низкотемпературным слоем, образованным последним рядом форсунок на головке и расходом газообразного водорода через пористую стенку головки. После насоса жидкий кислород через главный клапан 7 направляется в полость смесительной головки. Из трубопроводов до главных клапанов 90 отбираются кислород и водород на питание ЖГГ, в который они поступают через блок клапанов 12. В двигателе предусмотрено регулирование соотношения компонентов перепуском окислителя высокого давления обратно на вход в насос через клапан 5, управляемый электроприводом.
Причем при изменении соотношения компонентов с 5,5 до 4,5 тяга двигателя уменьшается до значения Р„= 0,8 МН, а удельный импульс возрастает до 1п = 4227 м/с. Специального регулятора тяги в схеме нет. Клапан 2 — перепускной, управляет задержкой раскрутки ТНА жидкого кислорода в момент запуска для обеспечения опережения подачи водорода. Главные клапаны на магистралях кислорода и водорода имеют пневматический привод на газообразном гелии, включаемый электроклапанами управления.
Для обеспечения работы пневмосистемы, раскрутки турбины и зажигания, а также для обеспечения работы системы наддува в момент запуска в составе двигателя имеется два шаровых баллона. Один — с газообразным водородом 9, необходимым для работы блока зажигания, другой — с газообразным гелием 10, причем второй баллон находится внутри первого. Наддув бака с жидким кислородом осуществляется газообразным кислородом, получаемым из жидкого в теплообменнике 3, установленном в выхлопной системе турбины ТНА окислителя. Наддув бака с жидким водородом производится газообразным водородом, отбираемым из охлаждающего тракта камеры перед смесительной головкой.
Запуск двшвтеля производится в следующем порядке. После захолаживания и закрытия дренажных, клапанов происходит заливка полостей насосов и трубопроводов. Включается раскрутка турбин, осуществляемая сжатым гелием из гелиевого баллона. Несколько раньше включаются электроискровые блоки зажигания, расположенные в центре смесительных головок ЖГГ и камеры сгорания. В блоки зажигания поступает газообразный водород из пусковой емкости 9, а кислород — в обход главного клапана 7 через пусковой клапан 8.
Раскрутка ТНА включается только после образования запальных факелов. По достижении определенных давлений подачи компонентов открываются главные клапаны 7 и 16, и двигатель быстро выходит на рабочий режим. Раскрутка ТНА сжатым ~ газом н использование злектрозажигания — важные особенности этого двигателя. 5.2. ЖРД С ДОЖИГАНИЕМ ГЕНЕРАТОРНОГО ГАЗА Двшвтель РД-253. Этот двигатель разработан ОКŠ— ГДЛ в 1961— 1965 гг.
Для РН "Протон" и используется на первой ступени. Схема ПГС двигателя приведена на рис. 5.6. Общие данные и основные параметры двигателя. Двигательные установки первой ступени включают шесть двигателей РД-253; второй ступени — четыре двигателя и третьей ступени — один двигатель. Двигатели 91 Рис. 5.6. Пневмогидравлическая схема двигателя РД-253: 1 — газовод; 2 — окислительный ЖГГ; 3 — пнроклапан подачи горючего в ЖГГ; 4 — пироклапан подачи окислителя в ЖГГ; 5 — регулятор соотношения компонентов в ЖГГ (регулятор тяги); 6 — турбина; 7 — струйный преднасос; 8, 10 — пнроклапаны на входе в насосы соответственно окислителя и горючего; 9 — насос окислителя; 11 — насос горючего; 12 — вторая ступень насоса горючего для подачи в ЖГГ; ! 3 — дроссель — регулятор системы опорожнения баков; 14 — главный пнроклапан подачи горючего в камеру; ! 5 — камера соединены с рамой подвижными опорами, позволяющими их качание в плоскостях, необходимых для обеспечения системы УВТ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
